橡胶沥青在山区普通公路养护工程中的应用研究

文∕杨鹏

1 前言

恩施州位于湖北省西部，与重庆、湖南接壤，境内喀斯特地貌十分突出，境内山峦起伏、沟壑纵横，河谷深切，高差悬殊，平均海拔1000米，雨水丰富，气候差异十分明显，俗有“一山有四季，十里不同天”之称。由于其气候、地质差异较大。近几年来，恩施州国省道的路面受今年来高速公路施工等重点项目建设和连续降雨影响，损坏比较严重，PQI 下降，导致道路服务功能降低，行车舒适性较差，对道路通行带来严重影响。

研究证明，橡胶沥青混凝土具有温感低、柔韧性强、抗变形抗疲劳能力强、降噪效果好、抗滑性能好等特性。为此，恩施州公路部门于2007年开展橡胶沥青的研究与试生产，将其应用于山区道路建设，提高公路的建、养技术水平。目前已连续十多年在恩施州国省道干线大修项目和城区路面黑色化工程广泛应用。

2 橡胶沥青特点

橡胶沥青混凝土具有温感低、柔韧性强、抗变形抗疲劳能力强、降噪效果好、抗滑性能好等特性。我州2007年开展橡胶沥青的研究与试生产，将其应用于山区道路建设，提高公路的建、养技术水平。近年来，特别是2009年～2019年在经过长期的科技攻关和大量的成功应用后，取得了显著的社会经济效益。其优良的路用效果和性价比，赢得了各界的一致认可，橡胶沥青已在我州形成规模化应用，在连续十余年大修项目广泛应用中，为提升我州公路建养技术水平，节约建设养护成本和公路建设“节能减排”做出了重要贡献。

3 橡胶沥青应用探索案例

经过几年的不断探索，利用橡胶沥青的高弹性、高粘性等特性，摸索总结了橡胶沥青4种成功应用的路面结构组合类型：一是密级配沥青碎石基层（ATB）+应力层+橡胶沥青面层（ARAC）；二是水稳基层+70#石油沥青混凝土下面层（AC）+ 应力层+ 橡胶沥青面层（ARAC）；三是中修罩面：老路清洗干燥+应力层+橡胶沥青面层（ARAC）；四是橡胶沥青开普封层（预防性养护路面表处）：老路清洗干燥+橡胶沥青碎石封层+稀浆封层。

3.1 ATB+应力层+ARAC 结构组合

对于公路大修补强的结构组合设计，可以采用挖除原有路面，铺筑半刚性基层再加铺沥青面层的方式，对原路面进行补强。对于水泥路面大修补强，建议挖除水泥路面，然后铺筑半刚性基层，再加铺沥青面层。应力吸收层能有抗水损、抗反射、抗裂缝的能力非常强，而且具备粘结功能。

为了解决养护经费不足的困难，充分利用原有水泥路面、半刚性基层的强度，我们采用了“破碎成块、行车稳压、应力吸收”的方案，即如原有水泥路面（或者半刚性基层）破损较严重，存在板块有翘动，对原路面进行打碎，撒石屑嵌缝，利用行车碾压使其稳定，然后铺筑8cm 的密级配沥青稳定碎石ATB-25+橡胶沥青应力吸收层+4㎝的ARAC-16C 表面层。

橡胶沥青应力吸收层设计厚度为1㎝，橡胶沥青用量为1.0～2.0㎏∕㎡，碎石粒径为4.75～9.5㎜，石料加热温度为150℃，洒布量为6㎏∕㎡，洒完后立即用胶轮压路机紧跟碾压。橡胶沥青应力吸收层设置在两层沥青面层之间。

在3年和5年期的观测中，该结构3年使用期路面无任何路面裂缝，5年使用期路面只有少量轻微裂缝，没有其他龟网裂等重度病害。经多年来经验证明，该结构组合适合恩施州高山、二高山、低山等各类气候，使用寿命较长，社会经济效益明显。

3.2 水稳+AC+应力层+ARAC 结构组合

“十二五”和“十三五”期间由于恩来恩黔、宣鹤高速建设以及各县市“工业园区”等重点工程相继开工建设，部分国省道路段作为重点工程建设运输主要通道，长期受重载车辆碾压，路基路面已全部报废，在建设期间基本上是按照砂石路在养护。

对于这批路基大部分已经损坏的路段，恩施在路面改造中采用处理方式是：原路基路面进行调形整型，对路基强度不足的进行补强处理，经弯沉检测其强度达到设计要求后，其设计路面结构组合为：18cm 水泥稳定基层+乳化沥青透层+4cm 厚AC-16 沥青混凝土下面层+应力层+ARAC-16 橡胶沥青混凝土上面层。

由于养护资金不足，这种路面结构在恩施应用较少，总计只有300 公里左右。这么多年来大规模设计应用只在宣恩椒石线椒园至平地坝段和209 国道宣恩境板寮至川大河段，应用了60 公里该组合结构。

经观察，由于该结构设计有半刚性基层，其半刚性基层固有病害依然存在，在路面使用1-2年时间后，表面横向裂缝呈均匀分布状态。除建设成本较高外，这也是恩施州极少使用该组合结构的原因之一。

3.3 中修罩面：应力层+ ARAC 结构组合

318 国道K1432 至K1457 段路面基层完好，没有沉陷、翻浆等病害，路面病害主要是沥青老化，表面脆裂形成的小型坑槽和大面积的龟网裂，若不及时维修，继续损坏将危及路面基层造成更深层的破坏。为此，恩施州公路局决定在该路段进行中修罩面处理，同时应用恩施州成熟的橡胶沥青技术，经多方试验，设计了一种中修罩面的组合结构：老路坑槽修补清洗干燥后+应力层+ 4cmARAC-16 橡胶沥青面层。

开普封层工艺为利用同步碎石封层车洒铺橡胶沥青封层，破乳后实施稀浆封层，这样做的目的主要是为了提高橡胶沥青同步碎石封层的平整度，提高行车舒适性。实施橡胶沥青开普封层后，极大的提高了路面的抗渗水性能和抗滑性能，延长了公路的使用寿命，保障了公路交通的安全通畅。

通过近年来大量实践我们发现橡胶沥青开普封层可以延缓龟网裂的进一步发展，用于路面预防性养护效果很好。

3.4 微表处：碎石封层+稀浆封层结构组合（橡胶沥青开普封层）

以G209 恩施境K1971+500～K1986+400路段为例，该路段为高海拔路段，路面出现轻微裂缝、车辙和龟裂病害，如不及时进行预防性养护，经过一个冬季的使用及链条车辆的反复摩擦，病害会进一步发展。为此，我们开展了橡胶沥青同步碎石封层加稀浆封层在预防性养护中的应用研究。

开普封层施工工艺就是首先利用同步碎石封层车施工橡胶沥青封层，施工工艺与橡胶沥青应力吸收层相同。然后施工稀浆封层，目的主要是为了提高橡胶沥青同步碎石封层的平整度，并提高行车舒适性。通过对该路段实施橡胶沥青开普封层预防性养护，极大的提高了路面的抗渗水性能和抗滑性能，延长了公路的使用寿命，保障了公路交通的安全通畅。

实践表明：橡胶沥青开普封层可以弥合龟网裂，延缓龟网裂的进一步扩展，作为预防性养护效果很好。

4 结语

橡胶粉改性沥青既能有效降低道路建设成本，改善路用性能，又能明显降低道路噪音，变废轮胎“黑色污染”为“绿色”环保型资源。针对路面养护难题，于2007年开始在G209 国道恩施境柳树沟段成功实施500m 试验段后，于2009年起开始在公路养护中大量使用。近年来，特别是2010年～2019年在经过长期的科技攻关和大量的成功应用后，取得了显著的社会经济效益。截至目前，橡胶粉沥青路面已在恩施州G318、G209 国道、各省道大修升级项目中实施近1500 公里；城市道路黑色化实施15万平方米；橡胶粉沥青累计用量达35187 T。其优良设置的路用效果和性价比，赢得了各界的一致认可，橡胶粉沥青已在我州形成规模化应用，为提升我州公路建、养技术水平，节约建设养护成本和公路建设“节能减排”做出了重要贡献。试验研究表明，橡胶改性沥青软化点较高、低温延度好、黏度高等优点，在特殊气候环境下的山区道路使用效果突出，能有效提高山区公路的使用寿命。橡胶沥青混合料配合比设计具有断级配、高油石比、大空隙率的特点。橡胶沥青混合料施工工艺具有高温拌和、高温摊铺、高温碾压的“三高”特点。橡胶改性沥青弹性回复高、柔韧性好，因此橡胶沥青应力吸收层能有效解决反射裂缝，能防止水分侵入，起到保护路面和基层的作用，延长道路的使用寿命。

经过恩施州公路部门近年来的不断研究、探索，橡胶沥青在恩施州公路建、养工作中进行了大量试验和应用，并取得了重大的技术突破。因此，我们认为橡胶沥青及相关技术是着力提升我州公路建、养技术水平的创新型道路建设材料和施工技术，在公路建设领域值得大力推广。